工业机器人从上世纪发展至今,在工业生产中扮演的角色越发重要,不仅代替了工人机械性地重复生产劳动,还提高了工厂制造加工的效率。工业机器人作业的虚拟仿真为制定高效率的生产作业流程提供了途径,仿真软件可以提前制定生产工艺流程,规避现场繁杂的生产调试,优化机器人加工路径等,所以对机器人仿真软件的研究十分必要。本课题将基于VTK可视化技术工具和PyQt5设计框架开发一款工业机器人虚拟仿真软件,主要内容如下:（1）针对机器人可视化仿真软件平台搭建的研究,分析了 VTK和PyQt5的技术优势和可视化功能的实现原理,通过Python语言编程实现了机器人虚拟仿真环境的搭建;利用VTK可视化工具包实现了机器人及工件等的STL格式文件的导入显示,又通过可视化工具包的人机交互函数设计了机器人的交互操作。（2）针对机器人运动仿真模块功能的实现,需要正逆运动学解做为运动仿真的初始条件。以D-H参数坐标系为模型,通过矩阵运算即可求得运动学解,但是逆运动学存在多解性问题,因此采用“整体机器人运动轨迹最短”原则筛选出了工作空间内的最优解。通过程序设计实现了机器人运动学的求解和仿真模块功能的开发。（3）针对轨迹规划模块的研究开发,分析了笛卡尔空间路径规划原理和关节空间三次多项式插值轨迹规划的实现原理。实现了直角坐标空间下的直线轨迹规划模块和3D打印轨迹仿真模块的功能开发。（4）针对示教功能模块的研究,通过对示教编程原理的分析和空间坐标变换原理的研究,实现了对工件表面示教点的选取和机器人的离线示教编程。（5）针对误差显示模块的开发,分析了机器人定位误差的主要影响因素,根据MD-H法建立了机器人末端定位误差模型,研究了平行关节变量误差对末端定位的影响,实现了机器人定位误差的显示仿真。本文完成了机器人仿真系统的基本功能模块开发,通过各模块的仿真验证表明该系统使机器人编程有较高的直观性和易用性。